줄기세포 속 모든 유전자 기능…'크리스퍼 지도'에 담았다

미국 연구진이 유도만능줄기세포 내 개별 유전자의 기능과 정체성을 통제하는 원리를 담은 유전체 규모의 기준 지도를 최초로 완성했다.

14일(현지시간) 생명과학 전문 매체 아조라이프사이언스에 따르면, 미국 캘리포니아대학교 샌디에이고(UC San Diego) 연구팀은 이 같은 내용의 연구 결과를 국제 학술지 '네이처 바이오테크놀로지(Nature Biotechnology)'에 발표했다.

이번에 개발된 지도는 성체 세포를 배아와 유사한 상태로 되돌려 신체 모든 유형의 세포로 분화할 수 있는 인간 유도만능줄기세포(hiPSC)에 대한 최초의 유전체 규모 기능 지도다.

연구팀은 크리스퍼(CRISPR) 유전자 가위 기술을 이용해 1만1692개의 유전자를 체계적으로 하나씩 비활성화했다. 이후 250만 개 이상의 단일 세포에서 세포 전사체에 미치는 영향을 측정해 지도 구축에 성공했다.

이 지도를 통해 연구팀은 이전에는 알려지지 않았던 대사 및 자가 재생 관련 유전자들을 분리해냈다. 특히 특정 유전자인 'DBR1'이 아데노신을 이노신으로 전환하는 RNA 편집 과정의 핵심 조절자임을 실험적으로 확인했다.

연구를 이끈 프라샨트 말리 교수는 "이 지도는 거의 모든 유전자를 교란했을 때 줄기세포 행동에 어떤 영향을 미치는지 조회할 수 있는 참고 지도"라고 설명했다.

공동 제1 저자인 예쉬 닥터는 "과학자들이 직접 실험을 수행하는 대신 유전자 기능을 조회하고 가설을 세우는 '가설 엔진'으로 작동할 것"이라고 덧붙였다.

연구팀은 이 공개형 지도가 복잡한 질병에 대한 가상 세포 모델을 구축하고, 환자 맞춤형 치료법을 설계하는 데 핵심적인 자원으로 활용될 것으로 기대했다. 또한 유전형-표현형 예측을 위한 인공지능(AI) 도구 개발에도 기여할 전망이다.